Fermentação Caseira Avançada: Refrigerando um Fermentador Inox 130L "Artesanalmente" - Parte 2

Na parte 1 desse artigo fizemos uma descrição geral do equipamento e um pouco de sua construção. Nesta parte 2 damos mais detalhes técnicos e físicos de sua construção, como consumo por mes, estudo do gradiente de temperatura medido em vários pontos, que serve também para outros fermentadores.
 
Temperatura de retardo ou passo da temperatura de acionamento
Os controladores de temperatura vem de fábrica com a temperatura de retardo, normalmente, em 2º C. Podemos alterar esse valor. E foi esse o teste que fizemos para verificar a otimização do funcionamento refrigerador Tupynikim, demostrado nas tabelas abaixo.
 
Nessa tabela, medimos o tempo entre acinamento consecutivos do motor e tempo que o motor permanesse desligado, com o temp. de retardo de 2º C. Lembrando que em alguns dias de testes a temperatura ambiente máxima ficou acima dos 30º C. Ou seja, com temperatura em torno de 20º C, como no inverno, o motor quase não liga.
TABELA 1
Alguns intervalos de acionamento foram perdidos, como no dia 23/4/16, após das 12h29. Nesse caso tiramos uma média entre o intervalo 12h29 e 15h40. Isso aconteceu também na tabela abaixo, de passo 1ºC.
 
TABELA 2
Como podemos notar nas tabelas acima, a diferença do "Tempo médio ligado" foi muito pouco entre as duas tabelas, 7min/h. Considerando que na Tabela 1 o volume foi menor, podemos afirmar que o passo de 1º C (Tabela 2), foi levemente melhor do que o valor padrão de fábrica, 2º C. Portanto, desse estudo, podemos concluir que é melhor alterar o tempo de retardo padrão de fábrica do controlador de temperatura quando fementando em 19º C.
 
Teste queda de temperatura por hora
Foi feito um teste para medir a queda de temperatura por hora. Nesse teste foi colocado um termômetro dentro do fermentador, na parte superior, e outro na saida do gás refrigerante, pelo lado externo inferior do fermentador, porém, protegido pela camada de isopor (veja parte 1 desse artigo).  Na figura abaixo, o controlador do lado esquerdo é o interno superior.
 
Controlador em pontos distintos

Tabela 03

Analizando a queda da temperatura, podemos notar que no primeiro dia há uma diferença de cerca de 4º C entre a parte superior (1,1º C) e a inferior externa (5,2º C). Depois de alguns dias maturando nessa temperatura externa, a diferença entre a parte superior e inferior diminue para cerca de 3º C, considerado dentro do telerável. Notamos a fuga de calor pela parte cônica é grande, mesmo com isolamento de 15mm de cortiça. Isso mostra que o isolamento dessa parte tem que ser maior. Vamos providenciar mais uma ou duas camadas de cortiça de 4 mm.
 
Na figura abaixo abaixamos a temperatura do controlador para zero grau e veja no que deu: congelou a parte superior.
Perdemos mais de 20 litros de cerveja congelada. Uma vantagem é que a cerveja aumentou o teor alcoólico de 5,5% para mais de 7%.
 
A figura abaixo mostra detalhe do isolamento da parte cônica do fermentador. Nela foi colada 3 camadas de cortiça de 4mm + 2 camadas (2mm) que ja existia no primeiro revestiemento (mais abaixo), perfazendo um espessura maior que 15mm de isolamento.
Fermentador Tupynikim na primeira versão com um isolamento de 2mm de cortiça. Aqui pode-se notar o gelo na parte superior para manter a temperatura. Porém, no verão, acima de 30º C, pouco resolve.
 
Alto calor específico da água favorece metabilismo das leveduras
Calor específico é a quantidade calor necessária alterar em 1º C a temperatura de 1g de substância, sem que haja mudança de estado físico.
 
A água tem um alto calor específico comparado com outros líquidos ou metais. Isso significa que, quanto maior o volume, maior o tempo de perda de calor.
Sendo assim, a água atua no equilíbrio da temperatura dentro da célula, impedindo mudanças bruscas, deixando o fermento trabalhar tranquilamente. A tabela 04 mostra o calor específico de algumas substânicas. O cobre se aquece, ou esfria, muito mais fácil que a água. Por isso, é mais usado em resfriadores ou aquecedores.
 
 
Tabela 04: Calor Específico
Substância Calor Específico
(cal/g.ºC)
água 1,0
Inóx 0,11
alumínio 0,22
cobre 0,094
 
Como calcular o consumo de energia elétrica?
 
Para calcular o consumo de um equipamento multiplique sua potência pelo tempo de funcionamento em horas por dia ou mês. 
 

A potência do compressor Embraco é 1/4 Hp (ou CV, cavalo-força em portugues). Como 1 Hp = 745,7 W, isso equivale a 186W. Vamos arredondar para cima, 200 W, considerando as incertezas de 7%, descritas no compressor.

 
Considerando uma média das tabelas xx, xx, xx nosso compressor fica ligado, 15 min/h (com 110L de cerveja à cerca de 3º C), ou cerca de 6h/dia no Inverno de Vitória (temp. entre 19º e 26º C) .

Consumo/mes = 200 W x 6 h/dia x 30 dias  = 36mil Wh/mes.

Transformando para a unidade de medida de energia usada pela concessionária kWh (quiloWatts hora). Como tenho Wh (Watts hora), basta dividir por 1000. Consumo =36kWh/mes.

Isso equivale a um gasto de cerca de R$ 17,00/mes na conta de energia de uma casa com consumo médio de R$ 200,00/mes, como na Plezuro.

Algumas observações:

  • Vale lembrar que enquanto estiver fermentando a 20º, por uns 7 dias, ou 1/4 do tempo de todo o processo até engarrafar ou embarrilar, o consumo também cairá à metade, cerca de 7mim, ou 16 kwh/mes;
  • No Verão, quando ao meio dia faz fácil 33º C, na sombra, em Vitória, vai consumir um pouco mais do que no inverno;
  • Durante o dia fica um pouco mais tempo ligado do que à noite, e não temos medidas suficientes nesses horários pois já estamos cansados, ou chapados. :)

Ainda podemos calcular o consumo do controlador de temperatura que é de 3 W.

Consumo/mes = 3 W x 24h/dia x 30 dias = 2100 Wh ou 2,1 kWh/mes. Quase insignificante perante o compressor.
 
Portanto, nosso refrigerador consome, no máximo, 38 kWh/mes, estando com uma carga cervejeira de 110L a 3º C!
 
Uma eficiência superior a uma geladeira pequena ou mesmo um freezer.
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